专利名称：一种辐射管组件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种工业炉用加热设备，尤其涉及一种适用于冷轧带钢连续退火 炉的辐射管组件。
背景技术：
目前冷轧带钢退火炉都采用煤气辐射管作为加热设备，一般加热炉内辐射管有 300根左右。然而随着汽车板以及高强钢的产量不断增加，退火炉内的温度也不断提高，炉 内温度一般在850 950度之间。辐射管长期在高温环境下容易发生变形最终导致破裂， 使该辐射管无法继续使用。炉内大量辐射管不能使用将严重影响退火炉的生产能力。如
图1所示，现有的辐射管组件1是由第一直管段2、第二直管段4、第三直管段6 和第四直管段8这4个直管段，以及第一弯管段3、第二弯管段5、第三弯管段7这三个弯管 段焊接而成，普遍选用的材料是耐热钢25Cr35Ni.为了防止自重造成的变形，设置了第一 支撑11和第二支撑12使管子之间互为支撑。此外在辐射管上的第三支撑13与炉壁9上的 炉壁支撑14接触，辐射管受热伸长时，第三支撑13可以在炉壁支撑14上滑动。主烧嘴10 安装在辐射管的上部，因为采用鼓抽式燃烧，火焰及高温烟气在辐射管内流动，可以看出， 第一直管段2温度最高，第四直管段8温度最低。图2为现有辐射管组件中各管段温度分布图。其中①第一直管，②第一弯管，③第 二直管，④第二弯管，⑤第三直管，⑥第三弯管，⑦第四直管。从图2可以看出，辐射管的烧 嘴侧与排烟侧的直管段温差在50 100°C，由于各段之间的温度不同，就造成各段之间热 膨胀量差值不同。尤其是第一直管段与第四直管段的热膨胀量差值最大。在高温情况下， 不仅会产生轴向的热膨胀，而且会产生垂直向下的变形。图3显示了现有辐射管在无拘束情况下的变形趋势。假设辐射管自重为零，仅考 虑辐射管的热膨胀变形。根据热态模拟计算，第三弯管段弯管的轴向变形dx = 38mm，垂直 向下的变形dy = 6mm。但是实际辐射管在第三弯管处有支撑存在，在支撑处受垂直向上的力，因此辐射 管第一，三直管受挤压应力，在第二、四直管受拉伸应力。其在高温下的热变形示意图应当 如图4所示。因此，退火炉由于维修的需要，要经历停机降温、开机升温的反复热冲击，因此辐 射管内部的应力也不断循环交变。加上辐射管自重和热蠕变的影响，直管弯曲处很容易发 生开裂，一般在第一直管段的弯曲突出部分最容易发生开裂。
发明内容本实用新型的目的是提供一种辐射管组件，通过结构设计减少辐射管的各段在高 温时的热应力，从而减少辐射管的弯曲变形，该辐射管管组件中的辐射管能较好的抵抗高 温热蠕变，长期在退火炉内高温环境下使用不会发生变形开裂等损坏。为了实现上述发明目的，本实用新型提供了一种辐射管组件，其与退火炉的炉壁连接，其包括依次连接的第一直管段，第一弯管段，第二直管段，第二弯管段，第三直管段， 第三弯管段，以及第四直管段，所述各直管段彼此平行设置，所述辐射管组件设于退火炉烧 嘴的上方，所述第一直管段的首端与所述炉壁可窜动连接，所述辐射管组件还包括第一支撑组件，包括一直管支座，一第二弯管支座，以及一与各直管段垂直设置的 第一连杆，所述直管支座与第一直管段的中部管体固定连接，所述直管支座与第一连杆的 上端部铰接，所述第二弯管支座与第二弯管段固定连接，第二弯管支座上开有一销孔，第一 连杆的下端部与第二弯管支座铰接；第二支撑组件，包括一第一弯管支座，一第三弯管支座，以及一与各直管段垂直设 置的第二连杆，所述第一弯管支座与第一弯管段固定连接，所述第二连杆的上端部与第一 弯管支座铰接，所述第三弯管支座与第三弯管段固定连接，第三弯管支座上开有一销孔，第 二连杆的下端部与第三弯管支座铰接，所述第三弯管支座还与炉壁接触连接。上述辐射管组件通过设置在退火炉的烧嘴上方，使得辐射管的高温段在下方，低 温段在上方。第一直管段与炉壁的可窜动连接使得当第一直管段发生轴向膨胀时，其可相 对于炉壁发生窜动，而各连杆与各支座之间的铰接结构使得，连杆可以以销轴为圆心自由 转动，当辐射管发生轴向膨胀时，连杆便可吸收轴向位移，从而使各自管段彼此之间不存在 应力制约，从而避免轴向挤压产生的弯曲变形。而各直管段垂直方向又都被连杆固定，因此 避免了垂直方向的变形。优选地，所述第二弯管支座与第三弯管支座上的销孔均为椭圆形孔，所述椭圆形 孔的长轴与各直管管段垂直设置。因为弯管处有可能产生小量的垂直方向位移，该垂直设置 的椭圆形长孔就可以使得连杆在垂直方向上可以发生少量窜动，从而吸收垂直方向位移。优选地，所述第一直管段与炉壁之间通过一膨胀节实现可窜动连接。优选地，所述第一直管段和第一弯管段的钢牌号高于第二直管段和第二弯管段的 钢牌号，所述第二直管段和第二弯管段的钢牌号高于第三直管段、第三弯管段和第四直管 段的钢牌号。由于第一直管段和第一弯管段离烧嘴最近温度最高，因此选用抗热蠕变最好的材 质，第二直管段和第二弯管段在整个辐射管组件中属于为中温区，因此采用抗热蠕变次好 的材质，第三直管段、第三弯管段和第四直管段为辐射管温度最低区域，选用抗热蠕变性能 略低的材质。这种组合作为结构设计的辅助，可以较好的克服因为温度分布不均勻造成的 热膨胀差，从而减少辐射管热膨胀变形。此外，从经济性角度考虑，这样组合可以将最好最 昂贵的材质用在高温区，低温区选用价格便宜的材质。可以达到既提高辐射管寿命，又减少 制造成本。优选地，所述第一直管段和第一弯管段的钢牌号均为28Cr48Ni5W。优选地，所述第二直管段和第二弯管段的钢牌号均为25Cr35Ni。优选地，所述第三直管段、第三弯管段和第四直管段的钢牌号均为25Cr20Ni。本实用新型通过采用上述技术方案，使得辐射管能较好的抵抗高温热蠕变，长期 在退火炉内高温环境下使用不会发生变形开裂等损坏。
以下结合附图和具体实施例来对本实用新型所述的辐射管组件作进一步说明。[0022]
图1为现有辐射管组件的结构示意图。图2为现有辐射管组件中各管段温度分布图。图3为现有辐射管在无拘束情况下的变形趋势示意图。图4为现有辐射管在高温下发生热变形后的结构示意图。图5为本实用新型所述的辐射管组件的结构示意图。图6为本实用新型所述的辐射管组件中第一支撑组件的结构示意图。图7为本实用新型所述的辐射管组件中第二支撑组件的结构示意图。图8为本实用新型中的辐射管与现有辐射管的轴向应力曲线图。
具体实施方式
如图5所示，本实施例中辐射管组件与炉壁连接，设于烧嘴的上方，即上方为低温 管，下方为高温管，该设置可以有效避免辐射管发生热变形。第一直管段2，第一弯管段3， 第二直管段4，第二弯管段5，第三直管段6，第三弯管段7，第四直管段8依次连接，各直管 段彼此平行设置，第一直管段2位于与炉壁9的排烟侧连接，第四直管段8与炉壁9的烧嘴 侧通过膨胀节910连接，第三弯管段7通过第三弯管支座71搭在炉壁支撑上，炉壁支撑于 炉壁固定连接。直管支座21与第一直管段2固定连接，第二弯管支座51与第二弯管段5 固定连接，第一连杆25的上端与直管支座21铰接，第一连杆25的下端与第二弯管支座51 铰接。第一弯管支座31与第一弯管段3固定连接，第三弯管支座71与第三弯管段7固定 连接，第二连杆37的上端与第一弯管支座31铰接，第二连杆37的下端与第三弯管支座71 铰接。如图6和图7所示，第二弯管支座51与第三弯管支座71上的销孔均为椭圆形孔 511和711，第一连杆25和第三连杆37分别通过销轴512和712与第二弯管支座51与第 三弯管支座71连接，销轴512和销轴712均可在各自对应的销孔内上下窜动。第一连杆25 和第三连杆37的上端也是通过销轴与直管支座21和第一弯管支座31实现铰接，但该销轴 与直管支座21和第一弯管支座31均为固定连接，不能发生窜动。本实施例中第一直管段2和第一弯管段的材质为28Cr48Ni5W，第二直管段和第二 弯管段的材质为25Cr35Ni，第三直管段、第三弯管段和第四直管段的材质为25Cr20Ni。发明人将本实施例所述的辐射管组件中的辐射管与现有辐射管组件的辐射管的 轴向应力进行了模拟热态解析试验，进行了二者的轴向应力比对，比对结果如图8所示，图 中A曲线为现有辐射管组件中辐射管的轴向应力，B曲线为本实施例中辐射管的轴向应力， 纵坐标为正值表示压缩，纵坐标为负值表示拉伸，图中的标号① ⑦分别依次表示第一直 管，第一弯管，第二直管，第二弯管，第三直管，第三弯管和第四直管。从图8中可以看出本 实施例中的辐射管轴向应力值很小，且波动也很小，因此其几乎不会发生热弯曲变形。本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新 型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述 实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。
权利要求1. 一种辐射管组件，其与退火炉的炉壁连接，其包括依次连接的第一直管段，第一弯管 段，第二直管段，第二弯管段，第三直管段，第三弯管段，以及第四直管段，所述各直管段彼 此平行设置，其特征在于，所述辐射管组件设于退火炉烧嘴的上方，所述第一直管段的首端 与所述炉壁可窜动连接，所述辐射管组件还包括第一支撑组件，包括一直管支座，一第二弯管支座，以及一与各直管段垂直设置的第一 连杆，所述直管支座与第一直管段的中部管体固定连接，所述直管支座与第一连杆的上端 部铰接，所述第二弯管支座与第二弯管段固定连接，所述第二弯管支座上开有一销孔，所述 第一连杆的下端部与第二弯管支座铰接；第二支撑组件，包括一第一弯管支座，一第三弯管支座，以及一与各直管段垂直设置的 第二连杆，所述第一弯管支座与第一弯管段固定连接，所述第二连杆的上端部与第一弯管 支座铰接，所述第三弯管支座与第三弯管段固定连接，所述第三弯管支座上开有一销孔，所 述第二连杆的下端部与第三弯管支座铰接，所述第三弯管支座还与炉壁接触连接。
2.如权利要求1所述的辐射管组件，其特征在于，所述第二弯管支座与第三弯管支座 上的销孔均为椭圆形孔，所述椭圆形孔的长轴与各直管管段垂直设置。
3.如权利要求2所述的辐射管组件，其特征在于，所述第一直管段与炉壁之间通过一 膨胀节实现可窜动连接。
4.如权利要求1 3中任意一项所述的辐射管组件，其特征在于，所述第一直管段和第 一弯管段的钢牌号高于第二直管段和第二弯管段的钢牌号，所述第二直管段和第二弯管段 的钢牌号高于第三直管段、第三弯管段和第四直管段的钢牌号。
5.如权利要求4所述的辐射管组件，其特征在于，所述第一直管段和第一弯管段的钢 牌号均为28Cr48Ni5W。
6.如权利要求4所述的辐射管组件，其特征在于，所述第二直管段和第二弯管段的钢 牌号均为25Cr35Ni。
7.如权利要求4所述的辐射管组件，其特征在于，所述第三直管段、第三弯管段和第四 直管段的钢牌号均为25Cr20Ni。
专利摘要本实用新型公开了一种辐射管组件，其与退火炉的炉壁连接，其包括依次连接的第一直管段，第一弯管段，第二直管段，第二弯管段，第三直管段，第三弯管段，以及第四直管段，所述辐射管组件设于退火炉烧嘴的上方，所述第一直管段的首端与所述炉壁可窜动连接，此外所述辐射管组件还包括第一支撑组件和第二支撑组件。该辐射管组件通过结构设计减少了辐射管的各段在高温时的热应力，从而避免了辐射管的弯曲变形，长期在退火炉内高温环境下使用不会发生变形开裂等损坏。
文档编号C21D9/56GK201778075SQ20102027271
公开日2011年3月30日 申请日期2010年7月28日 优先权日2010年7月28日
发明者王鲁 申请人:宝钢新日铁汽车板有限公司